新高考數學二輪復習專題12 導數中隱零點的應用 (教師版)_第1頁
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專題12導數中隱零點的應用【方法總結】利用導數解決函數問題常與函數單調性的判斷有關,而函數的單調性與其導函數的零點有著緊密的聯系,按導函數零點能否求精確解可以分為兩類:一類是數值上能精確求解的,稱之為“顯零點”;另一類是能夠判斷其存在但無法用顯性的代數表達的(f′(x)=0是超越形式),稱之為“隱零點”.對于隱零點問題,常常涉及靈活的代數變形、整體代換、構造函數、不等式應用等技巧.用隱零點處理問題時,先證明函數f(x)在某區(qū)上單調,然后用零點存在性定理說明只有一個零點.此時設出零點x0,則f′(x)=0的根為x0,即有f′(x0)=0.注意確定x0的合適范圍,如果含參x0的范圍往往和參數a的范圍有關.這時就可以把超越式用代數式表示,同時根據x0的范圍可進行適當的放縮.從而問題得以解決.基本解決思路是:形式上虛設,運算上代換,數值上估算.用隱零點可解決導數壓軸題中的不等式證明、恒成立能成立等問題.隱零點問題求解三步曲(1)用函數零點存在定理判定導函數零點的存在性,列出零點方程f′(x0)=0,并結合f′(x)的單調性得到零點的取值范圍.(2)以零點為分界點,說明導函數f′(x)的正負,進而得到f(x)的最值表達式.(3)將零點方程適當變形,整體代入最值式子進行化簡證明,有時(1)中的零點范圍還可以適當縮?。⒁猓捍_定隱性零點范圍的方式是多種多樣的,可以由零點的存在性定理確定,也可以由函數的圖象特征得到,甚至可以由題設直接得到等等.至于隱性零點的范圍精確到多少,由所求解問題決定,因此必要時盡可能縮小其范圍.進行代數式的替換過程中,盡可能將目標式變形為整式或分式,那么就需要盡可能將指、對數函數式用有理式替換,這是能否繼續(xù)深入的關鍵.最后值得說明的是,隱性零點代換實際上是一種明修棧道,暗渡陳倉的策略,也是數學中“設而不求”思想的體現.考點一不等式證明中的“隱零點”【例題選講】[例1](2015全國Ⅱ)設函數f(x)=e2x-alnx.(1)討論f(x)的導函數f′(x)的零點的個數;(2)證明:當a>0時,f(x)≥2a+alneq\f(2,a).解析(1)f(x)的定義域為(0,+∞),f′(x)=2e2x-eq\f(a,x)(x>0).由f′(x)=0得2xe2x=a.令g(x)=2xe2x,g′(x)=(4x+2)e2x>0(x>0),從而g(x)在(0,+∞)上單調遞增,所以g(x)>g(0)=0.當a>0時,方程g(x)=a有一個根,即f′(x)存在唯一零點;φ(x)min=φ(x0)=eq\f(x0ex0-lnx0-1+x0,x0)=eq\f(1+x0-1+x0,x0)=2,因此b≤2,即實數b的取值范圍是(-∞,2].5.設函數f(x)=ex+ax,a∈R.(1)若f(x)有兩個零點,求a的取值范圍;(2)若對任意的x∈[0,+∞)均有2f(x)+3≥x2+a2,求a的取值范圍.5.解析(1)由題意得f′(x)=ex+a,當a≥0時,f′(x)>0,此時函數f(x)在R上單調遞增,不符合題意;當a<0時,令f′(x)=0,得x=ln(-a),函數f(x)在(-∞,ln(-a))上單調遞減,在(ln(-a),+∞)上單調遞增,則f(ln(-a))為f(x)的極小值,要使函數f(x)有兩個零點,則f(ln(-a))<0,解得a<-e,所以a的取值范圍為(-∞,-e).(2)令g(x)=2f(x)+3-x2-a2=2ex-(x-a)2+3,x≥0,則g′(x)=2(ex-x+a).設h(x)=2(ex-x+a),則h′(x)=2(ex-1)≥0.所以h(x)在[0,+∞)上單調遞增,且h(0)=2(a+1).①當a+1≥0,即a≥-1時,g′(x)≥0恒成立,即函數g(x)在[0,+∞)上單調遞增,所以g(0)=5-a2≥0,解得-eq\r(5)≤a≤eq\r(5).又a≥-1,所以-1≤a≤eq\r(5).②當a+1<0,即a<-1時,則存在x0>0,使h(x0)=0且當x∈(0,x0)時,h(x)<0,即g′(x)<0,函數g(x)在(0,x0)上單調遞減;當x∈(x0,+∞)時,h(x)>0,即g′(x)>0,函數g(x)在(x0,+∞)上單調遞增,所以g(x)min=g(x0)=2ex0-(x0-a)2+3.又h(x0)=2(ex0-x0+a)=0,從而g(x)min=g(x0)=2ex0-xeq\o\al(2,0)+2ax0-a2+3=2x0-2a-xeq\o\al(2,0)+2ax0-a2+3=-xeq\o\al(2,0)+2(a+1)x0-(a+3)(a-1)=(-x0+a+3)(x0-a+1)≥0,即a-1≤x0≤a+3.由于x0是單調增函數h(x)=2(ex-x+a)在[0,+∞)上的唯一零點,要使得a-1≤x0≤a+3

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